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摘要：本文重点对水工建筑物温度应力造成混凝土裂缝的原因及如何对混凝土温度的控制和预防裂缝的措施进行阐述。
关键词：混凝土裂缝温度应力预防措施
中图分类号：TU528文献标识码： A 文章编号：
前言
水工混凝土裂缝是一个非常普遍的现象，它不仅影响建筑物的外观，而且严重影响了混凝土构件的刚度和建筑物结构的整体抵抗力，即使裂缝的出现不会导致混凝土构件的破坏或建筑物的倒塌，但由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、抗渗能力及耐久性，影响建筑物的使用寿命。因此，对混凝裂缝问题，必须高度重视，准确把握裂缝产生、发展的根本原因，并采取相应的措施，预防并控制裂缝的发生、发展。而混凝土裂缝产生的原因是多方面的，情况非常复杂，综合因素较多。对于某种裂缝的出现，人们很难给予一个准确明晰的原因。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，在一定的范围内还是可以接受的，但是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定范围之内。本文主要从温度应力角度分析混凝土裂缝产生的原因及相应的预防措施，以供借鉴。
温度裂缝的原因分析
温度裂缝多发生在混凝土表面或温差变化较大的混凝土结构中，根据温度应力的形成过程可将裂缝的形成分为以下三个阶段：
1、早期
自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的有两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。
混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，（当水泥用量在350~550kg/ｍ3，每立方米混凝土将释放17500～27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高）。大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃～26℃时，混凝土内便会产生大致在10Mpa左右的拉应力）。当拉应力超过表面混凝土的抗裂能力时，混凝土即会出现表面裂缝。
2、中期
自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷卻到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
3、晚期
混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加，于是混凝土便产生裂缝。
混凝土是一种脆性材料，和其他材料一样，具有热胀冷缩的性质。混凝土的温度膨胀系数约为1.0﹡10ˉ5/℃。例如当房屋的长度愈大，楼板等纵向连接构件由于收缩和温度变化引起的长度改变就愈大。
在多层及高层建筑中，由于温度应力的影响，在底板和顶部楼层就会更明显，因为在底部，因为基础埋在地下，其收缩和温度变形会受到基础的约束。而在顶部，日光直接照射在屋盖上，相对其下各层楼盖，顶层温度变化更剧烈，因而温度应力影响最大。在中间各楼层，由于使用期间温度变化情况基本相同，相互间几乎没有约束。因而温度应力影响较小。所以，在房屋建筑中常可以在顶部看到收缩和温度裂缝。
屋面板面的裂缝是由于混凝土收缩或外界温度降低使混凝土产生收缩，而这种收缩又受到下部数层的约束，因而在板面产生收缩裂缝。在我们南方，夏季日照温度很高，屋面温度有时高达50℃～60℃以上，而突然来场暴雨，屋面温度迅速降到10℃～15℃左右，在这么短的时间内，温差达到40℃～50℃以上，收缩与温度应力很大，最易产生裂缝。[１]
温度应力的控制和主要预防措施
因发生温度裂缝的主要原因是混凝土存在温度梯度，所以控制混凝土的温度是首要任务。控制混凝土主要控制入模温度、内部最高升温及降温速度。混凝土最高升温（Tmax）等于入模温度（Tc）与绝热升温（ΔT）之和，即：
Tmax＝Tc＋ΔT
根据上面公式可以看出，控制混凝土最高升温，必须控制入模温度与绝热升温，控制入模温度就必须在混凝土施工过程中，控制原材料及混凝土温度，其中绝热升温主要与水化热有关。[２]
对早期和中期阶段温度应力控制
选用水泥品种时，尽量选用低热或中热水泥配置混凝土，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。
改善骨料级配，选用粒径较大的粗集料，用干硬性混凝土，并适当掺加矿物掺料，如加引气剂或塑化剂和掺加粉煤灰或高效减水剂等措施以减少混凝土中的水泥用量，降低水化热，将水泥用量尽量控制在450Kg/m³以下，根据实验每增减10Kg，其水化热将使混凝土的温度升降1℃。
降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。
改善混凝土的搅拌加工工艺，在混凝土中掺加一定量的具有增塑、缓凝等作用的外加剂量，改善混凝土拌合物的流动性，保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。
拌合混凝土时用温度较低的地下水作为混凝土用水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度，浇筑混凝土时为了有利于混凝土的散热，有利于减少混凝土的约束，应当给予留有变形的空间和时间，控制好浇筑的顺序、部位。
2对晚期的温度应力控制
在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。[4]为消除晚期阶段由于混凝土收缩和温度应力对结构造成的裂缝，可以采取以下必要措施。
设置伸缩缝，当混凝土结构长度超过限值时，就应按混凝土结构设计规范设置伸缩缝。将建筑物分成独立的温度区段，使构件可以自由伸缩。
设置后浇带，利用混凝土早期收缩量占收缩大部分这一性质，使混凝土能够自由收缩。一定程度上解决温度应力。
结束语
温度应力造成的裂缝控制对策主要从降低混凝土温度和提高混凝土自身抗拉性能这两方面进行考虑。但是，水泥混凝土裂缝的产生，其内因与外部条件，非常复杂。温度应力造成混凝土的裂缝只是众多因之一。为此，我们对某一种裂缝的产生，不应看到其孤立的一面，应从设计、材料、施工、养护等方面综合分析研究。采取合理有效的技术措施，从根本上进行“综合治理”，只有这样，才能既治标，又治本。才能确保水泥混凝土的工程质量，减少裂缝所造成的损失。
参考文献
[1]崔丽文、钢筋混凝土结构收缩温度应力的分析及构造措施[J]。混凝土，2004，（11）
[2[冯乃谦，顾晴霞，赫挺宇编著。混凝土结构的裂缝与对策。机械工业出版社，2006
[3]钟庆华。《水利工程质量检查与控制》。安徽科学技术出版社，2003年10月
关键词：混凝土裂缝温度应力预防措施
中图分类号：TU528文献标识码： A 文章编号：
前言
水工混凝土裂缝是一个非常普遍的现象，它不仅影响建筑物的外观，而且严重影响了混凝土构件的刚度和建筑物结构的整体抵抗力，即使裂缝的出现不会导致混凝土构件的破坏或建筑物的倒塌，但由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、抗渗能力及耐久性，影响建筑物的使用寿命。因此，对混凝裂缝问题，必须高度重视，准确把握裂缝产生、发展的根本原因，并采取相应的措施，预防并控制裂缝的发生、发展。而混凝土裂缝产生的原因是多方面的，情况非常复杂，综合因素较多。对于某种裂缝的出现，人们很难给予一个准确明晰的原因。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，在一定的范围内还是可以接受的，但是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定范围之内。本文主要从温度应力角度分析混凝土裂缝产生的原因及相应的预防措施，以供借鉴。
温度裂缝的原因分析
温度裂缝多发生在混凝土表面或温差变化较大的混凝土结构中，根据温度应力的形成过程可将裂缝的形成分为以下三个阶段：
1、早期
自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的有两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。
混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，（当水泥用量在350~550kg/ｍ3，每立方米混凝土将释放17500～27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高）。大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃～26℃时，混凝土内便会产生大致在10Mpa左右的拉应力）。当拉应力超过表面混凝土的抗裂能力时，混凝土即会出现表面裂缝。
2、中期
自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷卻到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
3、晚期
混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加，于是混凝土便产生裂缝。
混凝土是一种脆性材料，和其他材料一样，具有热胀冷缩的性质。混凝土的温度膨胀系数约为1.0﹡10ˉ5/℃。例如当房屋的长度愈大，楼板等纵向连接构件由于收缩和温度变化引起的长度改变就愈大。
在多层及高层建筑中，由于温度应力的影响，在底板和顶部楼层就会更明显，因为在底部，因为基础埋在地下，其收缩和温度变形会受到基础的约束。而在顶部，日光直接照射在屋盖上，相对其下各层楼盖，顶层温度变化更剧烈，因而温度应力影响最大。在中间各楼层，由于使用期间温度变化情况基本相同，相互间几乎没有约束。因而温度应力影响较小。所以，在房屋建筑中常可以在顶部看到收缩和温度裂缝。
屋面板面的裂缝是由于混凝土收缩或外界温度降低使混凝土产生收缩，而这种收缩又受到下部数层的约束，因而在板面产生收缩裂缝。在我们南方，夏季日照温度很高，屋面温度有时高达50℃～60℃以上，而突然来场暴雨，屋面温度迅速降到10℃～15℃左右，在这么短的时间内，温差达到40℃～50℃以上，收缩与温度应力很大，最易产生裂缝。[１]
温度应力的控制和主要预防措施
因发生温度裂缝的主要原因是混凝土存在温度梯度，所以控制混凝土的温度是首要任务。控制混凝土主要控制入模温度、内部最高升温及降温速度。混凝土最高升温（Tmax）等于入模温度（Tc）与绝热升温（ΔT）之和，即：
Tmax＝Tc＋ΔT
根据上面公式可以看出，控制混凝土最高升温，必须控制入模温度与绝热升温，控制入模温度就必须在混凝土施工过程中，控制原材料及混凝土温度，其中绝热升温主要与水化热有关。[２]
对早期和中期阶段温度应力控制
选用水泥品种时，尽量选用低热或中热水泥配置混凝土，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。
改善骨料级配，选用粒径较大的粗集料，用干硬性混凝土，并适当掺加矿物掺料，如加引气剂或塑化剂和掺加粉煤灰或高效减水剂等措施以减少混凝土中的水泥用量，降低水化热，将水泥用量尽量控制在450Kg/m³以下，根据实验每增减10Kg，其水化热将使混凝土的温度升降1℃。
降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。
改善混凝土的搅拌加工工艺，在混凝土中掺加一定量的具有增塑、缓凝等作用的外加剂量，改善混凝土拌合物的流动性，保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。
拌合混凝土时用温度较低的地下水作为混凝土用水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度，浇筑混凝土时为了有利于混凝土的散热，有利于减少混凝土的约束，应当给予留有变形的空间和时间，控制好浇筑的顺序、部位。
2对晚期的温度应力控制
在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。[4]为消除晚期阶段由于混凝土收缩和温度应力对结构造成的裂缝，可以采取以下必要措施。
设置伸缩缝，当混凝土结构长度超过限值时，就应按混凝土结构设计规范设置伸缩缝。将建筑物分成独立的温度区段，使构件可以自由伸缩。
设置后浇带，利用混凝土早期收缩量占收缩大部分这一性质，使混凝土能够自由收缩。一定程度上解决温度应力。
结束语
温度应力造成的裂缝控制对策主要从降低混凝土温度和提高混凝土自身抗拉性能这两方面进行考虑。但是，水泥混凝土裂缝的产生，其内因与外部条件，非常复杂。温度应力造成混凝土的裂缝只是众多因之一。为此，我们对某一种裂缝的产生，不应看到其孤立的一面，应从设计、材料、施工、养护等方面综合分析研究。采取合理有效的技术措施，从根本上进行“综合治理”，只有这样，才能既治标，又治本。才能确保水泥混凝土的工程质量，减少裂缝所造成的损失。
参考文献
[1]崔丽文、钢筋混凝土结构收缩温度应力的分析及构造措施[J]。混凝土，2004，（11）
[2[冯乃谦，顾晴霞，赫挺宇编著。混凝土结构的裂缝与对策。机械工业出版社，2006
[3]钟庆华。《水利工程质量检查与控制》。安徽科学技术出版社，2003年10月